燃耗简介

DSF 系统的工作流程图。（图片来源：德尔福和 Tula）

德尔福 (Delphi) 及其合作伙伴 Tula Technology 的最新测试数据显示，这两家公司联手研发的动态跳跃点火 (DSF) 气缸钝化系统除了具备降低发动机燃耗和排放这一主要功能外，还可以在一定程度上优化车辆的 NVH 性能。

在2017 年维也纳汽车研讨会 (2017 Vienna Motor Symposium) 上，德尔福动力总成系统 (DelphiPowertrain Systems) 研发副总裁 Martin Verschoor 曾在讲话中表示，除了实现燃料经济性的提升外，公司的 DSF 系统“还可以在一定程度上优化车辆的 NVH性能，即使在小型化 4 缸涡轮增压发动机的应用中也可以发挥一定作用。”德尔福声称，根据具体搭配的发动机不同，公司的 DSF 系统可以实现不同程度的减排，最高可以减少超过 10% 的 CO2 排放。

自 2013 年推出至今，这款来自 Tula Technology 公司的 DSF 系统一直是众多 SAE 技术论文的研究课题，也是 SAE 全球汽车年会 (SAE World Congress)、2016 和 2017 年维也纳汽车研讨会等全球主流汽车盛会的热门主题之一。据称，这款 DSF是汽车行业内首款可以实现“完全可变”发动机钝化的能效提升系统，目前已经进入量产前的准备阶段。

DSF 系统可以通过控制气门开合程度，减少泵损。（图片来源：德尔福）

德尔福表示，公司的系统研发工作，目前主要针对 4 缸和 3 缸发动机，其中包括曾在WCX17全球汽车年会上进行展示，并广受关注的大众汽车 (Volkswagen) 1.8-L TSi 发动机。此外，Tula 的早期 DSF 系统研发工作，还曾在一款面向全尺寸 SUV 的小型化通用 V8 发动机上取得了成功。

具体来说，DSF 系统将在点火前对每个气缸进行逐个判断，参考车辆扭矩需求及发动机 NVH 特性，以及为了保证车上人员舒适度而必须避免的频率和振幅等多个因素，决定对该气缸点火，还是跳过这个气缸，并保证各气缸之间相互不影响。此外，DSF 系统还允许在车辆减速阶段关闭所有气缸。

通过上方的振动对比图，我们可以明显看到DSF 系统在减振方面的效果。（图片来源：德尔福和 Tula）

避开谐振频率

由于目前的量产气缸钝化技术已经相对成熟，车上人员可能未必会感受到气缸钝化系统在启动时所产生的 NVH 影响，但追求极致的德尔福和 Tula 均不允许驾乘体验打任何的折扣。在此背景下，合作已久的两家公司开始进行有关振动频率、振幅及其相互影响的深入研究。德尔福和 Tula 表示，主动管理车辆的 NVH 特性可以让设计师对气缸钝化系统进行更进一步的校准，进而在不牺牲车辆性能的前提下，进一步降低车辆的 CO2 排放和燃耗。

德尔福和 Tula 还针对“人类对振动的感知及敏感度”进行了大量研究，并在一系列汽车平台上对研究结果进行了验证。对此，这两家公司专门开发了一套控制算法，可以协助车辆避开一些点火序列，进而避开驾驶员和乘员感受最为明显的振动频率范围（通常在 0.5Hz 到 20Hz 之间）。

很显然，如果可以更充分地了解人类对振动强度与范围的感知情况，研发人员就可以忽略车上人员感知不到的振动频率和序列，集中精力消除乘员可感知范围内的 NVH 影响，从而极大地减少 Tula、德尔福及其 OEM 客户的校准工作量。

车内试验证明，车上人员在经历车辆振动时的主要表现是向前倾斜，但 Z 轴方向的垂直振动也同样不应被忽视。（图片来源：德尔福和 Tula）

对于车上人员来说，另一项影响乘车体验的常见 NVH 来源为车辆的自然谐振频率：这主要是因为发动机运行时会产生谐振，进而转化为噪声和振动。不过，由于 DSF 系统的点火频率不再直接与曲轴运动频率挂钩，因此 Tula 公司完全可以通过算法控制振动，避开此类谐振频率。

在 Tula 对一款量产车型的测试中，发动机在标准校准状态下，会在 47Hz 频率上产生“令人不舒服”的轰鸣声。而加上DSF 系统之后，则可以直接跳过所有可能产生 44Hz-48Hz 频率振动的点火序列。

德尔福的汽缸钝化滚柱指轮随动器。（图片来源：德尔福）

Tula 公司 CEO Scott Bailey 曾在两年前向SAE《国际汽车工程（AEI）》杂志介绍过公司对DSF 系统在 4 缸小型化/增压发动机中应用的研究工作重点，并指出小型化/增压发动机将成为未来全球汽车市场的主流选择。举例来说，一款捷达 (Jetta) 原型车就采用了 Tula 公司的算法、德尔福开发的 GDi 燃料系统、发动机控制器，以及钝化滚柱指轮随动器 (DRFF) 阀控制系统。德尔福公司介绍说，作为一种“先进的可变气门技术”，公司的 DRFF 系统采用了摇臂机制，搭配一款 3 叶凸轮，可在全升力到零升力之间实现灵活切换。

德尔福表示，系统在转速高达 3000 rpm时仍可实现单凸轮全气缸钝化，而且并不需要借助高阀弹簧载荷的支持。

德尔福和 Tula 公司的 DSF 系统演示车。（图片来源：德尔福和 Tula）

DSF 搭配 48V 电系

德尔福和 Tula 公司认为，DSF 系统的应用，与发动机的 NVH 特性“密切相关”。根据各级别点火密度对比实验结果显示，可以通过进一步校准，在不影响车上人员感受的前提下，实现进一步的能效优化（即进一步升级气缸钝化，让活跃气缸承载更高的负荷，从而提高效率）。

此外，德尔福团队目前还在开发一款涡轮增压 GDi 演示车。该车集成采用了 Tula 的 DSF 系统和德尔福的 48V 轻混动系统。这两个系统的控制经过专门设计，甚至在发动机转速和点火密度较低时，也可以提供流畅的扭矩输出。通过充分优化，与传统 4 缸涡轮增压 GDi 基础款发动机相比，这款集成系统预计可以实现高达 20% 的 CO2 减排效果。

2017 年 5 月，德尔福宣布，公司价值45 亿美元的动力系统运营部门将独立出来，从而保证母公司可以集中精力，全力进行自动驾驶技术研发。据了解，德尔福可能会在改组完成后公布 DSF 系统的首位 OEM 客户，改组后的动力系统运营部可能成为一个全新的独立部门，或是一家全新的独立公司，甚至也可能直接出售给其他公司。

作者：Stuart Birch

来源：SAE《国际汽车工程（AEI）》杂志

翻译：SAE 中国办公室